El arsénico es un elemento químico de símbolo As y número atómico 33. Es un semimetálico y se encuentra tanto en compuestos orgánicos como inorgánicos. El arsénico está muy extendido en el medio ambiente y puede liberarse tanto de forma natural en suelos, rocas y aguas como a través de actividades industriales como la minería, el procesamiento de metales y la fabricación de pesticidas. El arsénico es una sustancia fundamental en el tratamiento del agua y de las aguas residuales industriales, ya que sus compuestos inorgánicos, en particular el arsénico (III) (arsenito) y el arsénico (V) (arseniato), son muy tóxicos y pueden ser perjudiciales para la salud incluso en bajas concentraciones.
Índice
Ocurrencia y problemas en el tratamiento del agua
El arsénico está presente en las aguas naturales tanto disuelto como en forma de partículas. En algunas regiones del mundo, como en partes del sudeste asiático, el arsénico se encuentra en concentraciones especialmente elevadas en las aguas subterráneas. El uso de productos químicos que contienen arsénico en la agricultura y la industria también ha contribuido a la contaminación del agua en muchas zonas.
La eliminación del arsénico es crucial en el tratamiento del agua, ya que la Organización Mundial de la Salud (OMS) y la UE han fijado en 10 µg/L el nivel de referencia de arsénico en el agua potable. Concentraciones más elevadas pueden provocar problemas de salud a largo plazo, como alteraciones cutáneas, cáncer y daños en órganos como el hígado y los riñones.
Retos técnicos de la eliminación del arsénico
La eliminación del arsénico del agua plantea un reto debido a las propiedades químicas del elemento. El arsénico puede existir en diferentes estados de oxidación, lo que influye en su movilidad y reactividad en el agua. Las dos formas más importantes de arsénico en aguas naturales son
- Arsenito (As(III)): La forma trivalente, predominantemente no cargada a pH neutro y, por tanto, más difícil de eliminar. El arsenito es especialmente tóxico en esta forma.
- Arseniato (As(V)): La forma pentavalente presente como anión en el agua. El arseniato es más reactivo que el arsenito y puede eliminarse más fácilmente por adsorción o precipitación.
Proceso de eliminación del arsénico
Existen varios métodos para eliminar el arsénico del agua que se basan en principios fisicoquímicos. La elección del proceso adecuado depende de la concentración de arsénico, la composición del agua y las cantidades de agua de que se trate:
1. oxidación y precipitación
- Como el arsénico (III) es más difícil de eliminar en su forma reducida, a menudo se convierte en arsénico (V) por oxidación. Para ello se utilizan agentes oxidantes como el peróxido de hidrógeno, el ozono o el cloro. Tras la oxidación, el arsénico (V) puede eliminarse mediante coagulación y floculación puede eliminarse. Para ello se utilizan precipitantes como sales de hierro o aluminio, que unen el arsénico a sus hidróxidos, que se separan en forma de flóculos.
- La tecnología de precipitación se utiliza a menudo junto con los sistemas convencionales de sistemas CP y es adecuada para grandes cantidades de agua, como las producidas en obras hidráulicas municipales o procesos industriales.
Foto: Planta de precipitación y floculación, también conocida como planta CP, para la reducción de diversos contaminantes y metales pesados. Incl. dosificación de peróxido de hidrógeno (proceso: ALMA CHEM MCW).
2. adsorción
- La adsorción es uno de los métodos más comunes de eliminación del arsénico, sobre todo en el tratamiento del agua potable. Los medios de adsorción especiales, como el óxido de aluminio activado, el hidróxido de hierro o las zeolitas modificadas, fijan eficazmente el arsénico (V) a su superficie. Esta tecnología es especialmente adecuada para concentraciones de arsénico de bajas a medias y ofrece la ventaja de que puede utilizarse en condiciones de funcionamiento relativamente sencillas.
- En la práctica, los medios de adsorción suelen utilizarse en sistemas de filtración o en intercambiadores de iones utilizados en la práctica. En la tecnología de ósmosis inversa (OI), los sistemas basados en membranas también pueden retener eficazmente los compuestos de arsénico disueltos, lo que se utiliza sobre todo en el tratamiento de aguas de procesos industriales.
Foto: Intercambiador de iones en tanques de GRP(ALMA ION)
3. intercambio iónico
- El intercambio iónico es otro método de eliminación del arsénico, especialmente para el arseniato pentavalente. Las resinas de intercambio aniónico cambian aniones como el arseniato por aniones inocuos como el cloruro o el sulfato. Este método es especialmente eficaz en sistemas con bajas concentraciones de arsénico y suele utilizarse en combinación con otros procesos.
4. proceso de membrana
- Tecnologías de membrana como ósmosis inversa (OI) y nanofiltración (NF) son especialmente eficaces para eliminar el arsénico y otros metales pesados. Estos procesos se basan en la separación física del agua y las sustancias disueltas. Membranas con poros muy finos dejan pasar el agua pero retienen el arsénico y otros contaminantes disueltos. La tecnología de ósmosis inversa se utiliza a menudo en el tratamiento de agua potable y agua de proceso, sobre todo en zonas donde se requieren concentraciones residuales muy bajas de contaminantes.
Foto: Uno de nuestros sistemas de ósmosis inversa para aplicaciones industriales (Vista general de productos de sistemas de ósmosis inversa)
Relevancia en la práctica industrial
La eliminación del arsénico es especialmente relevante en el tratamiento de aguas residuales industriales, ya que suele encontrarse en las aguas residuales de la minería, la producción de semiconductores, los procesos de galvanoplastia y la industria química. En estos casos, es necesario tratar las aguas residuales que contienen arsénico antes de verterlas al medio ambiente o reutilizarlas en procesos de reciclado. Los sistemas especializados para la eliminación de metales pesados en el tratamiento de aguas de proceso deben diseñarse a menudo para eliminar el arsénico con el fin de cumplir los límites legales y minimizar el impacto ambiental.
Conclusión
El arsénico plantea un grave problema en el tratamiento del agua y las aguas residuales, tanto en términos de protección del medio ambiente como de la salud humana. Un conocimiento exhaustivo de las propiedades químicas del arsénico y de las tecnologías de eliminación disponibles es crucial para garantizar un tratamiento eficaz y sostenible. Combinando procesos físicos y químicos, es posible eliminar eficazmente los contaminantes arsenicales para cumplir los límites legales y garantizar la seguridad del agua potable y de proceso.
